Microprocessor and Interfacing

261214 Introduction to Microprocessors http://mango.e-cpe.org

Microprocessor?

Image - PC Perspective. http://pcper.com

Micro-controller?

PIC 8051, AVR PSoC MSP430

Where do they live?

Where do they live?

System Components

RAM CPU I/O Storage

System Components

RAM CPU I/O Storage CPU

Performance

4 MIPS at 20 MHz

Ref: http://www.wikipedia.org

76,383 MIPS at 3.2 GHz

Power Consumption 0.15 Watts Ref: Microchip, Intel 130 Watts

Price 25 - 1,000 Baht Ref: Microchip, Sharkyextreme.com

1,500 - 35,000 Baht

Right tool right job

Microcontroller Microprocessor

 Self contained     Limited resources Used for a specific job Low power Low cost  Needs Chipsets  Large Memory, fast clock rates    More general purpose Requires more power More expensive

What does the iPhone use?

I-Phone 3GS Internals

i-Phone4 Circuit

i-Phone 4S Circuit

Apple iPad2

A5 SoC

A4,A5 Processor

CPU

1 GHz Memory Controller Graphics Processing (1024x768) A4 Chip I/O Controller WiFi, Audio Controller RAM 256/512 MBytes Flash Memory 64 GBytes Sensor Ports

Microcontroller (i.e. PIC16F887)

CPU

20 MHz Graphics Processing Memory Controller I/O Controller RAM 368 Bytes Flash Memory 8 KBytes Sensor Ports

MCU Mixed Design Sometimes called System on a Chip (SoC) MPU

A Brief History x86 Processors

Main Player Santa Clara, California, USA

Rival #1 Sunnyvale, California, USA

Rival #2 Taipei, Taiwan

Intel 4004 (1971)  4 Bits  0.74 MHz  2,300 Transistors

4004 Application

Busicom * 141-PF Calculator

Same computing power as the ENIAC Intel 4004

=

Intel 8086/8088

Test Drive I : Runs well on a 8088 machine

80x86

The Pentium Era

60MHz 0.25 um 3.8GHz

65 nm

Intel’s mistake 1  Focus too much on Clock Speed

Clock Speed Analogy

เกียร ์ต ่ำ 20 Pipeline Stages เกียร ์สูง 10 Pipeline Stages

How a Pipeline Works

10 Stages vs 20 Stages

Intel’s mistake 2  64 Bit CPU  Not Backward Compatible

AMD’s Successful Athlon Processors  Better Performance per Watts  Backward Compatible 64 Bit System

The return of Intel

Multicore Era

Current CPU Kings

AMD FX 8150

8 Cores, 3.6 GHz, 8 MB L2 Cache 32 nm Process, 125Watts US$245

Core™ i7-990X

6 Cores, 3.46 GHz, 12 MB L2 Cache 32 nm Process, 130Watts.

US$999

AMD + ATI = Fusion CPU + GPU + APU (Accelerated PU) CPU + GPU = APU

Power per Watt: A new measure for CPU performance

Intel ATOM 2-6.5W

AMD Bobcat (Fusion) 1-10W VIA Nano 5-25W

ATOM Processor’s Silicon

Conclusions     ในยุคต้นมุ่งเน้นการเพิ่มความเร็วเป็นหลัก ปัจจุบันมุ่งไปที่ performance per watt มากขึ้น เทคโนโลยีการผลิตที่สูงขึ้นท าให้ Multi-core CPU เป็นที่ นิยม ทิศทางใหม่ๆ ของการพัฒนาแบ่งเป็น   การรวมศูนย์อุปกรณ์ต่างๆ ไว้ใน Processor มากขึ้น เกิดการแตกสาย Processor เพื่อเจาะกลุ่มเป้าหมาย ต่างๆ มากขึ้น